工业机器人自发明以来已经发展为多学科技术融合的智能化自动化设备,被广泛应用于加工制造等行业。随着对生产力发展要求的提高,多机器人协作工作单元的应用研究凸显其重要性。本论文的研究对象是由两台共享工作空间的工业机器人组成的工作单元,并且每台机器人独立执行任务,在部分区域工作空间重叠。因此,为实现机器人安全稳定地运行需要进行无碰撞柔顺路径规划。针对双机器人路径规划是高维度规划问题,为实现其高效的路径规划,获得高质量、小曲率的柔顺路径,本论文基于启发式搜索算法进行以下方面的研究:平面搜索地图构建和地图搜索;启发式函数设计;基于优化原理的B样条曲线的路径柔顺。1.针对启发式搜索算法在三维空间路径规划效率低的不足,提出在三维空间中构建二维平面搜索地图,将工业机器人在三维空间中的路径规划降为二维平面的规划问题。同时为避免路径节点夹角为锐角的尖点,提出利用搜索角和搜索半径探索地图的方法,通过限制搜索角的范围减少规划时搜索结点数量。实验结果表明,所提出的地图构建和搜索方法使搜索结点数量减少,同时减少计算时间,并且路径中没有出现结点夹角为锐角的尖点。2.为实现无碰撞路径规划,采用球体扫掠体近似机器人连杆,通过计算扫掠体之间的距离实现碰撞检测。在路径规划时,将当前位置到终点的距离信息以及机器人之间的距离信息相结合构建启发式函数,并由随工作单元状态而变化的权重系数评估两者的比重,以平衡避障和机器人移动的关系。因此,启发式函数设计的目的是将机器人向终点移动,同时增大机器人沿路径运动时彼此之间距离。结果表明,用本论文设计的启发式函数以及参数设置得到的路径机器人之间距离的最小值为0.190~0.200?。3.为获得具有G~2连续性且满足曲率约束的路径,利用基于优化原理的B样条曲线对路径进行顺滑。使用de Boor算法计算B曲线值和导数,并将二次导数值作为顺滑项和拟合误差结合构建二次优化目标函数求解最优控制点。通过构建线性连接的边界限制控制点有效范围,同时指定曲线的曲率上界建立非线性不等式约束,使路径曲率较小,保持路径的有效性以及使机器人距离较大。结果表明柔顺后的路径曲率小于曲率上界,且曲率变化平滑,路径具有G~2连续性。实验结果表明本论文路径规划和柔顺算法能够为双机器人规划高质量路径,该路径位于平面上、具有?~?连续性、满足最大曲率上界的约束条件并且使机器人沿路径运动时彼此之间距离较大。因此,能够保障机器人运行安全,有效地减少机器人运动时关节速度和加速度的抖动,增加流畅性和平稳性。